温度介导的基因型-环境互作对半滑舌鳎抗爱德华氏菌能力的影响机制及育种策略优化

为解决水产养殖中爱德华氏菌病防控难题，中国水产科学研究院黄海水产研究所团队针对半滑舌鳎(Scophthalmus maximus)开展抗爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)性状的基因型-环境互作(G×E)研究。通过16℃与21℃双温区攻毒实验，首次量化温度介导的G×E效应，发现高温(21℃)与低温(16℃)条件下遗传力分别为0.16±0.06和0.54±0.11，遗传相关性仅0.37±0.22，证实温度变化导致严重基因型重排。该研究为建立温度优化的抗病育种体系提供理论依据，论文发表于《Aquaculture and Fisheries》。

　　

在水产养殖业面临可持续发展挑战的当下，细菌性疾病已成为制约产业发展的主要瓶颈。以半滑舌鳎为例，这种年产量达5万吨的高经济价值鱼类，正遭受爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)的严重威胁。传统防控手段如抗生素使用存在耐药性风险，而疫苗接种又面临成本高、免疫周期短等难题。更棘手的是，养殖实践中发现，爱德华氏菌病爆发往往与水温升高密切相关，但实验室标准条件下筛选的抗病品系在实际养殖中表现不尽如人意——这个现象背后，可能隐藏着温度介导的基因型-环境互作(G×E)这一关键机制。

中国水产科学研究院黄海水产研究所的研究团队针对这一科学问题展开攻关。该团队发现，当水温从16℃升至21℃时，半滑舌鳎感染爱德华氏菌后的平均存活时间从15.05天骤降至7.62天，更令人惊讶的是，不同温度下抗病性能的遗传架构发生显著改变。这项发表在《Aquaculture and Fisheries》的研究，首次揭示了温度如何重塑鱼类抗病性状的遗传评价体系。

研究人员采用双温区平行实验设计，对106个全同胞家系的1,232尾半滑舌鳎进行标准化攻毒试验。通过可见植入荧光弹性体(VIE)标记技术实现个体追踪，运用限制性最大似然法(REML)构建双变量动物模型，将16℃和21℃下的存活时间视为两个遗传相关性状进行分析。关键技术包括：基于家系的多环境测试策略、生存时间量化表型、基于系谱的遗传参数估计，以及基因型重排效应的可视化分析。

研究结果呈现三个关键发现：

1. 表型差异：高温组死亡率集中在感染后6-14天，显著短于低温组的11-23天存活期，证实温度应激加速病程进展。
2. 遗传参数变异：低温条件下抗病性状遗传力(h²=0.54±0.11)是高温条件(h²=0.16±0.06)的3.4倍，显示遗传表达强度受温度调控。
3. G×E效应量化：遗传相关性(r_g=0.37±0.22)与表型相关性(r_p=0.11±0.07)均显著低于1，EBV分析显示38%家系出现排名逆转，证实存在严重基因型重排。

讨论部分强调，该研究建立了温度介导G×E的量化指标体系：

• 尺度效应：高温不仅降低平均抗性，还压缩遗传变异范围，使h²估计值缩小。
• 重排效应：温度改变抗病相关基因的表达权重，导致不同温度下优势基因型更替。

这项研究的实践意义在于重新定义了抗病育种的环境标准。鉴于我国北方养殖区爱德华氏菌病多发于19-23℃水温，研究建议将育种选择环境从传统16-17℃实验室条件调整为更接近实际病害爆发的温度区间。对于育种策略，作者提出两种优化路径：建立温度加权选择指数，或直接在高水温(21℃)环境下进行定向选育。该成果不仅为半滑舌鳎抗病育种提供技术规范，更为水产动物复杂性状的G×E研究建立了方法论范式。